TWI608425B - 指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法 - Google Patents

Description

指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法

本發明是關於一種手指偵測元件及偵測方法，特別是一種指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法。

由於人類對於隱私權、資料安全及財產安全有更高的要求，所以生物辨識技術應運而生，其主要目的在於，從眾多的目標物中，篩選並確認目標物具有正確的身分。生物辨識技術主要利用人類獨有的生理特徵，包括了指紋、人臉、虹膜、聲音等等。由於指紋辨識易於檢測；再者儀器成本較低，因此具有較廣泛的應用。

在各種指紋辨識的技術中，電容式感測技術最具備前景。原因在於，感測元件可以透過積體電路的晶片整合，並且具有高元件密度及易於封裝。

然而，傳統的指紋辨識元件或裝置，必須一直保持待機的狀態，以隨時辨識使用者的身分，如此則相當耗費電源，尤其是對於可攜式的指紋辨識裝置，容易耗盡電源，殊為不便。

有鑑於此，本發明提供了一種指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法，其中包含了一多工處理模組，將部分的感測電極定義為一手指偵測區。當手指偵測區未偵測到手指接近或接觸之前，指紋感測積體電路處於休眠狀態；反之，則將其喚醒。因此，手指偵測區降低了指紋感測積體電路的電源消耗， 尤其可應用於可攜式電容式指紋感測積體電路。

為了解決先前技術之問題及達成本發明之功效，本發明之一實施例提供了一種指紋感測積體電路的手指偵測元件，包含多個感測電極、一電容感應層、一信號處理電路、一多工處理模組以及一訊號暫存區。多個感測電極，係陣列設置，用以界定一指紋感測區；電容感應層覆蓋多個感測電極；信號處理電路設置於多個感測電極下方並與其電性連接；多工處理模組包含一第一多工處理器以及一第二多工處理器至少其中之一，其中第一多工處理器沿著一第一方向電性連接多個感測電極，第二多工處理器沿著一第二方向電性連接多個感測電極，其中第一方向與第二方向互相垂直；多工處理模組用以觸動第一多工處理器與第二多工處理器中的至少其中一個以界定一手指偵測區，其中手指偵測區包含多個感測電極中的一部分；訊號暫存區則電性連接信號處理電路，用以接收經由手指偵測區所產生之一偵測訊號並將偵測訊號與一預設值比較；其中該訊號暫存區包含：一運算單元及一比較單元，其中該運算單元對於該偵測訊號進行運算處理；及該比較單元再根據運算過的該偵測訊號與該預設值比較，以決定啟動該指紋感測區或使之休眠。

又根據本發明的另一實施例，提供了一種指紋感測積體電路的手指偵測方法，包含下列步驟：首先，提供一指紋感測積體電路的手指偵測元件並界定一手指偵測區，其中指紋感測積體電路的手指偵測元件包含多個感測電極、一電容感應層、一信號處理電路、一多工處理模組以及一訊號暫存區。多個感測電極陣列設置，用以界定一指紋感測區；電容感應層覆蓋多個感測電極；信號處理電路設置於多個感測電極下方並與其電性連接；多工處理模組包含一第一多工處理器以及一第二多工處理器至少其中之一，其中第一多工處理器沿著一第一方向電性連接多個感測電極，第二多工處理器沿著一第二方向電性連接多個感測電 極；多工處理模組用以觸動第一多工處理器與第二多工處理器中的至少其中一個以界定手指偵測區，手指偵測區係包含多個感測電極中的一部分；訊號暫存區則電性連接信號處理電路，其中訊號暫存區包含：一運算單元及一比較單元。接著，啟動手指偵測區，使手指偵測區產生一偵測訊號，並經由信號處理電路將偵測訊號傳送至訊號暫存區且該運算單元對於該偵測訊號進行運算處理。最後，比較單元將運算過的偵測訊號與一預設值，其中當偵測訊號大於或小於一預設值，則啟動指紋感測區或使之休眠。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧指紋感測積體電路的手指偵測元件

10‧‧‧感測電極

11‧‧‧指紋感測區

20‧‧‧電容感應層

30‧‧‧信號處理電路

40‧‧‧多工處理模組

41‧‧‧第一多工處理器

42‧‧‧第二多工處理器

43‧‧‧手指偵測區

50‧‧‧訊號暫存區

51‧‧‧運算單元

52‧‧‧比較單元

60‧‧‧絕緣層

70‧‧‧保護層

80‧‧‧控制單元

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

S1‧‧‧提供一指紋感測積體電路的手指偵測元件並界定一手指偵測區

S2‧‧‧啟動手指偵測，使之產生一偵測訊號，並將偵測訊號經由信號處理電路傳送至訊號暫存區

S3‧‧‧將偵測訊號以及一預設值進行比較

S4‧‧‧根據比較結果，啟動指紋感測區或使之休眠

圖1為本發明一實施例之一種指紋感測積體電路的手指偵測元件的俯視示意圖。

圖2為本發明另一實施例之一種指紋感測積體電路的手指偵測元件的俯視示意圖。

圖3為本發明一實施例之一種指紋感測積體電路的部分剖面示意圖。

圖4為本發明一實施例之一種指紋感測積體電路的手指偵測方法的方塊流程圖。

請參考圖1、圖2及圖3，圖1及圖2所示為根據本發明實施例之一種指紋感測積體電路的手指偵測元件的俯視示意圖，圖3則為本發明一實施例之一種指紋感測積體電路的部分剖面示意圖。指紋感測積體電路的手指偵測元件1，包含多個感測電極10、一電容感應層20、一信號處理電路30、一多工處理模組40以及一訊號暫存區50。多個感測電極10，係形成一陣列，用以界定一指紋感測區11；電容感應層20覆蓋多個感測電極10。於一實施例中，電容感應層20係由沉積法沉積矽氧氮化物所製造而 成，或由氮化矽及氧化矽交替堆疊沉積所製造而成。信號處理電路30設置於多個感測電極10下方並與其電性連接；多工處理模組40包含一第一多工處理器41以及一第二多工處理器42至少其中之一，其中第一多工處理器41沿著一第一方向X電性連接多個感測電極10，第二多工處理器42沿著一第二方向Y電性連接多個感測電極10，其中第一方向X與第二方向Y互相垂直；多工處理模組40用以觸動第一多工處理器41與第二多工處理器42中的至少其中一個以界定一手指偵測區43，其中手指偵測區43包含多個感測電極10中的至少其中一個；訊號暫存區50則電性連接信號處理電路30，用以接收經由手指偵測區43所產生之一偵測訊號並將其與一預設值比較。

請再參考圖1及圖2，於一實施例中，手指偵測區43係以一固定頻率連續掃描以產生偵測訊號，因此手指偵測區43可以持續處於偵測狀態。例如，可用以偵測手指接近或接觸所產生的感應電容並得到一電位差訊號以決定是否啟動指紋感測積體電路。若電位差訊號高於(或低於)一臨界值，則重新啟動指紋感測積體電路或持續保持啟動狀態，反之則將使其休眠或繼續保持休眠狀態。由於手指偵測元件1僅啟動部分的感測電極10以形成一手指偵測區43，毋須完全啟動指紋感測積體電路，並自動偵測手指是否接近或接觸，以切換啟動或休眠的狀態，因此可以節省電源。另外，手指偵測區43可以是一點狀偵測區、一線狀偵測區(如圖2所示)、一面狀偵測區(如圖1所示)或其任意組合。點狀偵測區可以是一點或是多點的感測電極10；線狀偵測區可以是一條或多條直線的感測電極10，不限於直線或斜線；面狀偵測區可由方型區域的感測電極10所形成，例如m×n陣列的感測電極10形成的手指偵測區43，或其他規則或不規則的形狀。於一實施例中，如圖1、圖2所示，控制單元80電性連接多工處理模組40，用以決定手指偵測區43的範圍，並控制多工模組40以界定手指偵測 區43。

再如圖1及圖2所示，於一實施例中，其中訊號暫存區50更包含一運算單元51，用以運算偵測訊號。例如，對於所得到的電位差訊號，可以相加或進行其他運算處理，再根據運算過的偵測訊號與預設值比較，以決定啟動指紋感測區11或使之休眠。又於另一實施例中，訊號暫存區50更包含一比較單元52，用以比較偵測訊號(或是運算過的該偵測訊號)以及預設值。

請參考圖3，圖3所示為指紋感測積體電路的手指偵測元件1的部分剖面圖，其中更包含一絕緣層60以及一保護層70。絕緣層60設置於多個感測電極10與信號處理電路30之間；保護層70則覆蓋電容感應層20。絕緣層60的作用在於隔離電容感應層20與信號處理電路30，避免訊號干擾或是短路。保護層70則用以保護電容感應層20與感測電極10，防止外界損傷。

此外，請參考圖4，此處提供了一種指紋感測積體電路的手指偵測方法，包含下列步驟(請同時參考圖1至圖3)：首先，提供一指紋感測積體電路的手指偵測元件1並界定一手指偵測區43(S1)，其中指紋感測積體電路的手指偵測元件1包含多個感測電極10、一電容感應層20、一信號處理電路30、一多工處理模組40以及一訊號暫存區50。多個感測電極10形成一陣列，用以界定一指紋感測區11；電容感應層20覆蓋多個感測電極10；信號處理電路30設置於多個感測電極10下方並與其電性連接；多工處理模組40包含一第一多工處理器41以及一第二多工處理器42至少其中之一，其中第一多工處理器41沿著一第一方向X電性連接多個感測電極10，第二多工處理器42沿著一第二方向Y電性連接多個感測電極10；多工處理模組40用以觸動第一多工處理器X與第二多工處理器Y中的至少其中一個以界定手指偵測區43，手指偵測區43係包含多個感測電極10中的至少其一個；訊號暫存區50則電性連接信號處理電路30。

接著，啟動手指偵測區43，使手指偵測區43產生一偵測訊號，並將偵測訊號經由信號處理電路30傳送至訊號暫存區50(S2)。最後，比較偵測訊號以及一預設值(S3)，根據比較結果，其中當偵測訊號大於(或小於)預設值，則重新啟動指紋感測區11或使之繼續保持啟動狀態(S4)。反之，則使其繼續保持休眠或從啟動狀態進入休眠狀態(S4)。其餘關於指紋感測積體電路的手指偵測元件1的原理及其他實施例已於前文所述，於此不予贅言。

綜上所述，本發明提供了一種指紋感測積體電路的手指偵測元件及偵測方法，其中包含了一多工處理模組，將部分的感測電極定義為一手指偵測區。當手指偵測區未偵測到手指接近或接觸之前，指紋感測積體電路處於休眠狀態；反之，則將其喚醒。因此，手指偵測區降低了指紋感測積體電路的電源消耗，尤其可應用於可攜式電容式指紋感測積體電路。

以上所述之實施例及圖式僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

1‧‧‧指紋感測積體電路的手指偵測元件

10‧‧‧感測電極

11‧‧‧指紋感測區

40‧‧‧多工處理模組

41‧‧‧第一多工處理器

42‧‧‧第二多工處理器

43‧‧‧手指偵測區

50‧‧‧訊號暫存區

51‧‧‧運算單元

52‧‧‧比較單元

80‧‧‧控制單元

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

Claims (7)

1. 一種指紋感測積體電路的手指偵測元件，係包含：多個感測電極，係陣列設置，用以界定一指紋感測區；一電容感應層，係覆蓋該多個感測電極；一信號處理電路，係設置於該多個感測電極下方並與其電性連接；一多工處理模組，包含一第一多工處理器以及一第二多工處理器至少其中之一，其中該第一多工處理器沿著一第一方向電性連接該多個感測電極，該第二多工處理器沿著一第二方向電性連接該多個感測電極，其中該第一方向與該第二方向互相垂直；該多工處理模組用以觸動該第一多工處理器與該第二多工處理器中的至少其中一個以界定一手指偵測區，其中該手指偵測區係包含該多個感測電極中的一部分；以及一訊號暫存區，係電性連接該信號處理電路，用以接收經由該手指偵測區所產生之一偵測訊號並與一預設值比較；其中該訊號暫存區包含：一運算單元及一比較單元，其中該運算單元對於該偵測訊號進行運算處理；及該比較單元再根據運算過的該偵測訊號與該預設值比較，以決定啟動該指紋感測區或使之休眠。
2. 如請求項1所述之指紋感測積體電路的手指偵測元件，更包含：一絕緣層，係設置於該多個感測電極與該信號處理電路之間；以及一保護層，係覆蓋該電容感應層。
3. 如請求項1所述之指紋感測積體電路的手指偵測元件，更包含一控制單元，該控制單元電性連接該多工處理模組，用以決定該手指偵測區的範圍，並控制該多工模組以界定該手指偵測區。
4. 一種指紋感測積體電路的手指偵測方法，包含：提供一指紋感測積體電路的手指偵測元件並界定一手指偵測區，其中該指紋感測積體電路的手指偵測元件包含：多個感測電極，其係陣列設置，用以界定一指紋感測區；一電容感應層，係覆蓋該多個感測電極；一信號處理電路，係設置於該多個感測電極下方並與其電性連接；一多工處理模組，包含一第一多工處理器以及一第二多工處理器至少其中之一，其中該第一多工處理器沿著一第一方向電性連接該多個感測電極，該第二多工處理器沿著一第二方向電性連接該多個感測電極；該多工處理模組係用以觸動該第一多工處理器與該第二多工處理器中的至少其中一個以界定該手指偵測區，該手指偵測區係包含該多個感測電極中的一部分；以及一訊號暫存區，係電性連接該信號處理電路，其中訊號暫存區包含：一運算單元及一比較單元；以及啟動該手指偵測區，使該手指偵測區產生一偵測訊號，並經由該信號處理電路將該偵測訊號傳送至該訊號暫存區且該運算單元對於該偵測訊號進行運算處理；以及該比較單元將運算過的該偵測訊號以及一預設值進行比較，其中當該偵測訊號大於或小於一預設值，則啟動該指紋感測區或使之休眠。
5. 如請求項4所述之指紋感測積體電路的手指偵測方法，其中更包含以一控制單元決定該手指偵測區的範圍，並控制該多工模組以界定該手指偵測區。
6. 如請求項4所述之指紋感測積體電路的手指偵測方法，其中該 手指偵測區係以一固定頻率連續產生該偵測訊號。
7. 如請求項4所述之指紋感測積體電路的手指偵測方法，其中該手指偵測區為一點狀偵測區、一線狀偵測區、一面狀偵測區或其任意組合。